DE19941936C2 - Elektrischer Bremsaktor - Google Patents

Abstract

Ein elektrischer Bremsaktor mit einer durch einen Elektromotor betätigbaren Zuspanneinrichtung, welche eine einem elektrischen Signal entsprechende Zuspannkraft auf eine Radbremse ausübt, und mit einer integrierten Feststellbremseinrichtung, welche bei einem Feststellbremsmoment arretierbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellbremseinrichtung ein entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellmittels durch den Elektromotor verschiebliches Spannelement aufweist, welches in einer Position arretierbar ist, in der auf die Radbremse kein Feststellbremsmoment wirkt, und in dessen Feststellbremsposition die Zuspanneinrichtung mit der Rückstellkraft des Rückstellmittels beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Bremsaktor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 196 21 533 A1 geht ein elektrischer Bremsaktor hervor, bei dem eine magnetisch von einer gelösten in eine Bremsstellung umstellbare Feststellbremse vorgesehen ist, die auf eine Betätigungseinrichtung der Betriebsbremse wirkt. Durch die Feststellbremse ist die Betätigungseinrichtung sowohl in ihrer gelösten als auch in ihrer Bremsstellung blockierbar.

Ein elektrischer Bremsaktor mit einer integrierten Feststellbremse geht ferner aus der DE 196 52 229 A1 hervor. In diesem Bremsaktor wird eine Blatt-Spiralfeder oder Drehfeder beim Bremsen durch Verbindung mit einer Spindel am Gehäuse des Bremsaktors vorgespannt. Die Funktion der Feststellbremse wird dadurch realisiert, dass eine lösbare Blockiereinrichtung drehblockiert oder freigegeben wird. Die Blockiereinrichtung ist durch eine Permanentmagnet-Bremse realisiert.

Aus der DE 196 01 983 C1 geht ein elektrischer Bremsaktor mit integrierter Feststellbremse hervor, bei dem die elektrische Feststellbremse als elektromagnetische Reibungsrutschkupplung realisiert ist. Hierbei wird die Bewegung einer Spindelmutter durch einen in axialer Richtung beweglichen Metallstift mit einem Reibkopf verhindert und so die Betriebsbremse in ihrem aktuellen Zustand blockiert.

Bei den vorgenannten elektrischen Bremsaktoren muss zur Aktivierung der Feststellbremsfunktion zuvor ein eingestelltes Bremsmoment durch die Betriebsbremse eingestellt werden. Dies ist so realisierbar, dass durch die Betriebsbremse ein Bremsmoment aufgebracht wird und durch die Feststellbremsfunktion eine Rückbewegung der Zuspanneinrichtung der Betriebsbremse verhindert, und somit das angelegte Bremsmoment der Betriebsbremse auch ohne Anlegen eines Stroms aufrechterhalten wird. Sehr problematisch dabei ist, dass die Funktionsweise der Betriebsbremse von der elektrischen Bremsanlage abhängig ist. So kann die Betriebsbremse beispielsweise bei einem Ausfall des Bordnetzes nicht mehr angesteuert und somit auch keine Feststellbremsfunktion realisiert werden. Es versteht sich, dass in diesem Falle auch keine Notbremsfunktion realisierbar ist, das Fahrzeug in einer Notsituation also nicht mehr abgebremst werden kann.

Diese Probleme könnten zwar durch ein redundantes Bordnetz weitestgehend beseitigt werden. Ein Bremssystem mit einem redundanten Bordnetz erfordert jedoch eine Vielzahl zusätzlicher Bauteile und ist daher sehr herstellungs-, wartungs- und kostenintensiv.

Darüber hinaus ist ein Lösen der Feststellbremse bei einem Ausfall des Bordnetzes mittels der obenbeschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Feststellbremsen nicht ohne weiteres möglich, so dass die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften für Feststellbremsen nicht erfüllt werden.

Aus der DE 30 48 766 A1 geht eine Zuspannvorrichtung für insbesondere Feststellbremsen von insbesondere Schienenfahrzeugen hervor, bei der die Zuspannkraft unabhängig von einer Betriebsbremse von einem Elektromotor ausgeübt wird. Problematisch bei dieser Zuspannvorrichtung ist, dass sie bei Ausfall der Stromquelle lediglich von Hand betätigt werden kann.

Es besteht nun die Aufgabe, die sich aus dem Stand der Technik insgesamt ergebende Problematik zu lösen.

Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Bremsaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist das Spannelement durch eine elektrisch ansteuerbare Arretiereinrichtung in der Position arretierbar, in der auf die Radbremse kein Feststellbremsmoment wirkt. Auf diese Weise ist nicht nur das Spannen der Feststellbremseinrichtung, sondern insbesondere auch das Arretieren und Lösen und damit die Betätigung der Feststellbremseinrichtung auf elektrischem Wege möglich.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung.

Um insbesondere dabei auch in Notsituationen, die beispielsweise bei Ausfall des elektrischen Bordnetzes entstehen, ein sicheres Abbremsen des Fahrzeugs zu ermöglichen, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass die Arretiereinrichtung im stromlosen Zustand öffnet, so dass die Zuspanneinrichtung durch das Rückstellmittel betätigt wird.

Aus dem gleichen Grunde ist auch vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Mitnahmeeinrichtung so ansteuerbar ist, dass das Spannelement der Feststellbremseinrichtung in einer Notsituation freigegeben wird.

Um die Feststellbremseinrichtung auch in einer Notsituation wieder zu lösen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Spannelement der Feststellbremseinrichtung manuell rückstellbar ist.

Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines von der Erfindung Gebrauch machenden Bremsaktors und

Fig. 2a-2d schematisch den in Fig. 1 dargestellten Bremsaktor in verschiedenen Betriebzuständen.

Ein elektrischer Bremsaktor, dargestellt in Fig. 1, umfasst einen Betriebsbremszylinder 10, der durch einen Rotor 20 eines Elektromotors über eine Gewinderolle 22 antreibbar ist, und einen Stößel 30, durch den eine Bremskraft auf eine (nicht dargestellte) Radbremse, beispielsweise auf die Bremsbeläge einer Scheibenbremse, ausgeübt wird. Konzentrisch in dem Betriebsbremszylinder 10 ist ein Feststellbremszylinder 40 angeordnet, der entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellmittels, beispielsweise einer Rückstellfeder 50, durch den Betriebsbremszylinder 10 immer dann betätigbar, d. h. axialverschieblich ist, wenn der Feststellbremszylinder 40 über eine Mitnahmeeinrichtung 60 kraftschlüssig mit dem Betriebsbremszylinder 10 verbunden ist.

Die Mitnahmeeinrichtung 60 ist in Fig. 1 schematisch durch Recktecke dargestellt, wobei offene Recktecke eine geöffente Mitnahmeeinrichtung und geschlossene (schwarze) Rechtecke die kraftschlüssige Verbindung zwischen Feststellbremszylinder 40 und Betriebsbremszylinder 10 bedeuten.

Die Mitnahmeeinrichtung 60 kann beispielsweise als ein an dem Betriebsbremszylinder 10 angeordneter Elektromagnet ausgeführt sein, der im bestromten Zustand eine Kraft auf den Feststellbremszylinder 40 ausübt.

Wie in Fig. 1 ferner dargestellt ist, ist eine Arretiereinrichtung 70 vorgesehen, mit der der Feststellbremszylinder 40 beispielsweise an einer fahrzeugfesten Wand 71 arretierbar ist. Die Arretiereinrichtung 70 ist wiederum schematisch durch Rechtecke dargestellt, wobei offene Rechtecke eine geöffnete Arretiereinrichtung 70 und geschlossene Rechtecke eine Arretierung des Feststellbremszylinders 40 an der Wand 71 bedeuten.

In Fig. 2 sind die einzelnen Betriebszustände des in Fig. 1 dargestellten Bremsaktuators dargestellt. Dabei sind in Fig. 2 diejenigen Elemente, die mit denen des ersten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel voll inhaltlich Bezug genommen wird.

Fig. 2a zeigt die Feststellbremseinrichtung im betätigten Zustand. In diesem Betriebszustand sind sowohl die Mitnahmeeinrichtung 60 als auch die Arretiereinrichtung 70 geöffnet, so dass die Rückstellfeder 50 den Feststellbremszylinder 40 gegen den Stößel 30 drückt, durch den wiederum eine Bremskraft auf die Radbremse ausgeübt wird.

In Fig. 2b ist der Betriebszustand dargestellt, in dem die Rückstellfeder 50 mit Hilfe des Betriebsbremszylinders 10 durch den Rotor 20 des Elektromotors gespannt wird. In diesem Falle ist die Mitnahmeeinrichtung 60 geschlossen, so dass ein Kraftschluss zwischen dem Betriebsbremszylinder 10 und dem Feststellbremszylinder 40 entsteht. Durch Drehen des Rotors 20 wird der Betriebsbremszylinder 10 über die Gewinderolle 22 in eine Axialbewegung hin zu der Wand 71 versetzt, wodurch die Rückstellfeder 50 gespannt wird. Es versteht sich, dass in diesem Betriebszustand die Arretiereinrichtung 70 geöffnet ist, so dass der Feststellbremszylinder 40 in einer in der Wand 71 vorgesehenen Öffnung verschieblich ist.

Sobald die Rückstellfeder 50 maximal gespannt ist, schließt die Arretiereinrichtung 70, so dass der Betriebsbremszylinder 40 in dieser Stellung arretiert ist. Gleichzeitig wird die Mitnahmeeinrichtung 60 geöffnet, so dass der Betriebsbremszylinder 10 unabhängig von dem Feststellbremszylinder 40 durch den Rotor 20 über die Gewinderolle 22 in eine Axialverschiebung versetzt werden kann.

In Fig. 2c ist eine geöffnete Betriebsbremse dargestellt. Durch eine Rotation des Rotors 20 wird der Betriebsbremszylinder 10 in eine Translationsbewegung versetzt, er drückt auf den Stößel 30, so dass dieser ebenfalls in eine Translationsbewegung versetzt wird und eine Bremskraft auf die (nicht dargestellte) Radbremse ausübt, wie es schematisch in Fig. 2d dargestellt ist.

Zum Betätigen der Feststellbremse wird die Arretiereinrichtung 70 geöffnet, wodurch die Rückstellfeder 50 die Bremse schließt. Die Arretiereinrichtung 70 ist vorteilhafterweise so ausgeführt, dass sie sich bei einem Stromausfall selbsttätig öffnet, wobei die Feststellbremse geschlossen wird. Es ergibt sich so das gleiche Betriebsverhalten wie beispielsweise bei einer pneumatischen Feststellbremse, die sich ebenfalls bei einem Druckabfall selbsttätig schließt.

Alternativ dazu kann die Arretiereinrichtung 70 auch selbsthemmend ausgeführt sein, so dass sie aktiv geschlossen werden muss.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Feststellfunktion des Feststellbremszylinders 40 auch manuell wieder gelöst werden kann (nicht dargestellt).

Claims (4)

1. Elektrischer Bremsaktor mit einer durch einen Elektromotor betätigbaren Zuspanneinrichtung, welche eine einem elektrischen Signal entsprechende Zuspannkraft auf eine Radbremse ausübt, und mit einer integrierten Feststellbremseinrichtung, welche bei einem Feststellbremsmoment arretierbar ist, wobei die Feststellbremseinrichtung ein entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellmittels (50) durch den Elektromotor verschiebliches Spannelement aufweist, welches in einer Position arretierbar ist, in der auf die Radbremse kein Feststellbremsmoment wirkt, und in dessen Feststellbremsposition die Zuspanneinrichtung mit der Rückstellkraft des Rückstellmittels (50) beaufschlagt wird und wobei die Zuspanneinrichtung einen Stößel (30) umfasst, der durch einen von dem Elektromotor antreibbaren Betriebsbremszylinder (10) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement der Feststellbremseinrichtung einen Feststellbremszylinder (40) aufweist, der über eine ansteuerbare Mitnahmeeinrichtung (60) mit dem Betriebsbremszylinder (10) kraftschlüssig verbindbar ist, und durch den der Stößel (30) betätigbar ist und dass das Spannelement (40) durch eine elektrisch ansteuerbare Arretiereinrichtung (70) in der Position arretierbar ist, in der auf die Radbremse kein Feststellbremsmoment wirkt.

2. Elektrischer Bremsaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (70) im stromlosen Zustand öffnet, so dass die Zuspanneinrichtung durch das Rückstellmittel (50) betätigt wird.

3. Elektrischer Bremsaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeeinrichtung (60) so ansteuerbar ist, dass das Spannelement (40) der Feststellbremseinrichtung in einer Notsituation freigegeben wird.

4. Elektrischer Bremsaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (40) der Feststellbremseinrichtung manuell rückstellbar ist.